FR3121202A1 - Dispositif de climatisation reversible pour vehicule automobile et procede d’implantation d’un tel dispositif - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif de climatisation réversible (25) pour véhicule automobile comprenant un habitacle, le dispositif étant configuré pour fonctionner alternativement selon un mode refroidissement dans lequel il permet un refroidissement de l’habitacle ou selon un mode chauffage pour permettre un chauffage de l’habitacle, le dispositif (25) comprenant un échangeur de chaleur extérieur (3), un échangeur de chaleur intérieur (9), au moins un compresseur (13) et au moins un détendeur (7, 23) monté entre l’échangeur de chaleur extérieur (3) et l’échangeur de chaleur intérieur (9) ; le dispositif (25) est remarquable en ce qu’il comprend en outre un réservoir unique (5) disposé entre le ou un des détendeurs (7) et l’échangeur de chaleur extérieur (3). Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 3
Description
L'invention se rapporte au domaine de la climatisation des véhicules automobiles d’une manière générale, et notamment des véhicules automobiles à motorisation électrique et/ou de ceux à motorisation thermique, comme par exemple les véhicules à propulsion hybride thermique/électrique.
La climatisation est un élément de confort de plus en plus souvent installé dans les véhicules automobiles. De manière connue, un dispositif de climatisation pour véhicule automobile comporte quatre éléments principaux : un compresseur, un condenseur, un détendeur, et un évaporateur. Ces quatre éléments sont disposés au sein d'un circuit fermé dans lequel circule un fluide réfrigérant (ou fluide caloporteur ou frigorigène). Certains véhicules comportent des dispositifs permettant d'assurer à la fois la climatisation (ou le refroidissement) et le chauffage de l'habitacle. Dans ces dispositifs, certains éléments ont une double fonction. Il comprend par exemple deux échangeurs de chaleur qui joueront alternativement le rôle de condenseur ou d’évaporateur selon que le dispositif fonctionne en mode climatisation ou en mode chauffage.
Le mode refroidissement est illustré en et le mode chauffage est illustré en . Sur les deux figures, les éléments non utilisés par le mode de fonctionnement considéré (climatisation ou chauffage) sont représentés en pointillés.
La illustre le circuit fonctionnant en mode refroidissement de l’habitacle. Le compresseur 13 va assurer la circulation du fluide réfrigérant dans le circuit en aspirant ce fluide à l'état gazeux en provenance de l’échangeur de chaleur intérieur 9, le comprimer ce fluide et l'envoyer vers l’échangeur de chaleur extérieur 3, disposé au niveau de la face avant du véhicule et qui assure ici la fonction de condenseur. Le fluide arrive au niveau du condenseur sous forme de gaz à haute pression et haute température. Le condenseur est un échangeur de chaleur dans lequel le fluide réfrigérant passe de l'état gazeux à l'état liquide, étape durant laquelle le fluide cède une partie de sa chaleur, avant de passer dans le détendeur 7 (ici nommé le premier détendeur 7 car le circuit en comprend deux). Le rôle du détendeur 7 est de faire chuter la pression, et donc la température du fluide réfrigérant. Un premier réservoir 5 d’accumulation est disposé en amont du premier détendeur 7. Le rôle du premier réservoir 5 (destiné à être utilisé en mode refroidissement) permet d’alimenter le premier détendeur 7 en fluide réfrigérant sous forme liquide de manière homogène et donc de maintenir constantes les performances du sous-circuit de refroidissement en amortissant les éventuelles variations d’approvisionnement en fluide réfrigérant.
Après son passage dans le premier détendeur 7, le fluide est entraîné jusqu’à l’échangeur de chaleur intérieur 9 disposé au niveau de l’habitacle de véhicule et qui assure ici la fonction d’évaporateur. L'évaporateur fait passer le fluide réfrigérant de l'état liquide à l'état gazeux. Durant ce changement de phase, le fluide réfrigérant absorbe la chaleur de l'air qui traverse l'évaporateur. L'air ainsi refroidi est envoyé vers l'habitacle au moyen d'un système de ventilation. En sortie d'évaporateur, le fluide réfrigérant est à l'état gazeux et est aspiré par le compresseur 13 de manière à entamer un nouveau cycle.
Lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage, comme illustré en , le sens de circulation du fluide réfrigérant est inversé par rapport au mode refroidissement. Ceci est rendu possible par la présence, par exemple, d’un ensemble de quatre vannes ON/OFF (11, 15, 17, 19) agencées en entrée et en sortie du compresseur. Ainsi, deux vannes ON/OFF sont disposées en sortie du compresseur 13, à savoir une première vanne ON/OFF 15 de sortie qui relie la sortie du compresseur 13 à l’échangeur de chaleur extérieur 3 et une deuxième vanne ON/OFF 19 de sortie qui relie la sortie du compresseur 13 à l’échangeur de chaleur intérieur 9. Deux vannes ON/OFF additionnelles sont disposées en entrée du compresseur 13, à savoir une première vanne ON/OFF 11 d’entrée qui relie l’échangeur de chaleur intérieur 9 à l’entrée du compresseur 13 et une deuxième vanne ON/OFF 17 d’entrée qui relie l’échangeur de chaleur extérieur 3 à l’entrée du compresseur 13. Lorsque le circuit fonctionne en mode refroidissement comme illustré en les premières vannes d’entrée 11 et de sortie 15 sont ouvertes de manière à ce que le fluide réfrigérant soit dirigé vers l’échangeur de chaleur extérieur 3 après son passage dans le compresseur 13 et le premier détendeur 7 est actionné. Lorsque le circuit fonctionne en mode chauffage comme illustré en , les premières vannes sont fermées et les deuxièmes vannes d’entrée 17 et de sortie 19 sont ouvertes de manière à ce que le fluide réfrigérant soit dirigé vers l’échangeur de chaleur intérieur 9 après son passage dans le compresseur 13 et le deuxième détendeur 23 et actionné.
Lorsque le dispositif est utilisé en mode chauffage, le fluide réfrigérant est donc envoyé à l’état gazeux, comprimé et à haute température vers l’échangeur de chaleur intérieur 9 qui assure ici la fonction de condenseur. Le condenseur va chauffer l’air soufflé dans l’habitacle par échange thermique ce qui aura pour résultat de faire passer le réfrigérant de l'état gazeux à l'état liquide. Le fluide est entrainé vers le deuxième détendeur 23, qui est monté en parallèle du premier détendeur 7. On aura compris que lorsque le deuxième détendeur 23 est utilisé le premier détendeur 7 est fermé (ou inutilisé) et vice versa. Un deuxième réservoir 21 d’accumulation est disposé en amont du deuxième détendeur 23 Le deuxième détendeur 23 permet de faire chuter la pression, et donc la température du fluide réfrigérant. Le fluide est ensuite entraîné jusqu’à l’échangeur de chaleur extérieur 3 disposé au niveau de l’habitacle de véhicule et qui assure ici la fonction d’évaporateur. L'évaporateur permet de faire passer le fluide réfrigérant de l'état liquide à l'état gazeux. Durant ce changement de phase, le fluide réfrigérant absorbe la chaleur de l'air qui traverse l'évaporateur. En sortie d'évaporateur, le fluide réfrigérant à l'état gazeux est aspiré par le compresseur 13 et entame ainsi un nouveau cycle. Un des rôles du deuxième réservoir 21 est de stocker du fluide sous forme liquide de manière à laisser dans l’échangeur de chaleur intérieur 9 le minimum de liquide sous refroidi. Cette configuration permet donc d’avoir une température homogène au niveau du fluide dans l’échangeur de chaleur intérieur 9 et donc par conséquent au niveau de l’air soufflé dans l’habitacle
On comprend que dans un tel dispositif le fluide réfrigérant va tourner dans deux boucles ou sous-circuits distincts comprenant les éléments en commun. En effet, l’inversion du sens de circulation par le compresseur associé à des détendeurs (7, 23) montés en parallèle défini dans un même circuit fermé, un sous-circuit (ou boucle) de chauffage, et un sous-circuit (ou boucle) de refroidissement. Ce dispositif est très satisfaisant mais pourrait être encore amélioré afin de diminuer les coûts tout en gardant le même niveau de prestations.
Par ailleurs ce mode de réalisation d’un dispositif de climatisation réversible n’est pas le seul qui puisse exister, d’autres configurations sont possibles. Par exemple, le document FR3079919 un dispositif de climatisation réversible permettant de réduire la surconsommation due à un compresseur mécanique dans le cas d'un moteur thermique et la perte d'autonomie dans le cas d'un véhicule électrique ou hybride, et qui soit apte à fonctionner, dans le cas d'un véhicule équipé d'un moteur thermique, même lorsque le moteur est momentanément arrêté. Ce dispositif donne également d’excellents résultats mais engendrent des coûts importants en équipement pour le véhicule qui le reçoit.
Il serait intéressant de trouver une solution pour diminuer les coûts associés à l’implantation de dispositifs de climatisation réversibles sans pour autant perdre en efficacité c’est-à-dire en maintenant les prestations proposées en termes de chauffage et de climatisation.
L’invention a pour objectif de répondre à au moins un des avantages et inconvénients rencontrés dans l’art antérieur en proposant un dispositif de climatisation réversible pour véhicule automobile qui soit plus simple tout en conservant le même niveau de prestations tant en termes de chauffage que de refroidissement de l’air soufflé dans l’habitacle du véhicule.
A cet effet et selon un premier aspect, l’invention a pour objet un dispositif de climatisation réversible pour véhicule automobile comprenant un habitacle, le dispositif étant configuré pour fonctionner alternativement selon un mode refroidissement dans lequel il permet un refroidissement de l’habitacle ou selon un mode chauffage pour permettre un chauffage de l’habitacle, le dispositif comprenant un échangeur de chaleur extérieur, un échangeur de chaleur intérieur, au moins un compresseur et au moins un détendeur monté entre l’échangeur de chaleur extérieur et l’échangeur de chaleur intérieur ; le dispositif est remarquable en ce qu’il comprend en outre un réservoir unique disposé entre le ou un des détendeurs et l’échangeur de chaleur extérieur.
Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée, l’invention consiste à rationaliser le nombre de composants d’un dispositif de climatisation réversible en supprimant le deuxième réservoir auparavant utilisé dans le sous-circuit (ou boucle) de chauffage. En effet, il a été trouvé que le premier réservoir (destiné à être utilisé en mode refroidissement) pouvait présenter des fonctions supplémentaires à sa fonction de réservoir alors que le deuxième réservoir ne montrait pas ces mêmes fonctions additionnelles et pouvait donc être supprimé afin de diminuer les coûts de production associés audit dispositif de climatisation réversible.
En effet, le premier réservoir permet de maitriser le bruit de détente dans l’habitacle car si le fluide en amont du détendeur est diphasique, le bruit de détente est alors perceptible dans l’habitacle et dégrade le confort acoustique. Cette fonction de confort acoustique n’a pas besoin d’être remplie lors du fonctionnement du dispositif en mode chauffage puisque le bruit de détente est généré au niveau de l’échangeur de chaleur extérieur, c’est-à-dire au niveau de la face avant du véhicule et non pas dans l’habitacle.
Enfin, le premier réservoir permet également d’améliorer l’efficacité du dispositif fonctionnant en mode refroidissement en autorisant l’utilisation d’un sous-refroidisseur (non représenté) entre le réservoir et le détendeur. Cette configuration n’a pas lieu d’être lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage.
L’invention permet donc de rationnaliser le nombre d’éléments du dispositif de climatisation réversible et donc de diminuer les coûts de production du dispositif de climatisation réversible et du véhicule dans lequel il est implanté tout en gardant le même niveau de prestations pour les utilisateurs du véhicule que le dispositif soit utilisé en mode chauffage ou en mode refroidissement.
Ainsi, selon un premier mode de réalisation, le dispositif de climatisation réversible comprend deux détendeurs montés en parallèle entre l’échangeur de chaleur extérieur et l’échangeur de chaleur intérieur ; un premier détendeur étant agencé pour être utilisé lorsque le dispositif fonctionne en mode refroidissement et un deuxième détendeur étant agencé pour être utilisé lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage; et le dispositif comprend en outre un réservoir unique disposé entre le premier détendeur et l’échangeur de chaleur extérieur.
Dans ce mode de réalisation, l’homme du métier aura avantage à ce que chacun des premier et deuxième détendeurs est relié à une canalisation reliant l’échangeur de chaleur intérieur de sorte à définir une première canalisation et une deuxième canalisation et en ce que le volume de la deuxième canalisation est supérieur ou égal au volume de la première canalisation.
On aura compris que le deuxième réservoir étant remplacé par une canalisation (ici nommée deuxième canalisation), celle-ci montre avantageusement un volume minimum nécessaire à la prestation. Ce volume est déterminé expérimentalement selon le procédé décrit dans le présent mémoire, et se traduit par un volume montré par cette deuxième canalisation qui est soit égal soit supérieur au volume montré par la première canalisation (la première canalisation étant utilisée dans le mode refroidissement). De préférence, le volume de la deuxième canalisation est supérieur au volume de la première canalisation.
Ainsi, par exemple, le diamètre interne de la deuxième canalisation est supérieur au diamètre interne de la première canalisation de manière à ce que le volume de la deuxième canalisation soit supérieur au volume de la première canalisation.
De manière complémentaire ou alternative, la longueur de la deuxième canalisation est supérieure à la longueur de la première canalisation de manière à ce que le volume de la deuxième canalisation soit supérieur au volume de la première canalisation.
Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, le dispositif de climatisation réversible comprend un seul détendeur et un clapet anti-retour est monté en parallèle du réservoir unique de sorte à être disposé entre le détendeur et l’échangeur de chaleur extérieur et à permettre de contourner le réservoir unique lorsque le dispositif est utilisé en mode chauffage.
On aura compris que l’invention va rationaliser encore le nombre de composants du dispositif de climatisation réversible en supprimant un détendeur et une canalisation. Ceci est rendu possible par l’ajout d’un clapet anti-retour sur une canalisation permettant de contourner le réservoir unique (correspondant au premier réservoir dans le dispositif selon l’art antérieur).
Selon un mode de réalisation pouvant être complémentaire aux précédents, le dispositif de climatisation réversible est remarquable en ce qu’il comprend un compresseur unique associé à quatre canalisations chacune étant pourvue d’une vanne (vanne ON/OFF) de sorte à définir un sous-circuit de refroidissement et un sous-circuit de chauffage ; ou en ce qu’il comprend un compresseur unique associé à une vanne à quatre voies de sorte à définir un sous-circuit de refroidissement et un sous-circuit de chauffage.
Selon un deuxième aspect, l’invention a pour objet un véhicule automobile remarquable en ce qu’il comprend un dispositif de climatisation réversible selon le premier aspect.
Selon un troisième aspect, l’invention a pour objet un procédé d’implantation d’un dispositif de climatisation réversible dans un véhicule automobile, le procédé étant remarquable en ce qu’il comprend la fourniture d’un dispositif de climatisation réversible selon le premier aspect et la détermination d’un volume minimal devant être montré par la canalisation disposée entre le ou un des détendeurs et l’échangeur de chaleur extérieur, ledit détendeur étant utilisé lorsque dispositif fonctionne en mode chauffage, et en ce que la détermination d’un volume minimal devant être montré par ladite canalisation comprend une étape de définition de la charge optimale en fluide réfrigérant nécessaire au fonctionnement du dispositif en mode refroidissement de l’habitacle, le montage du dispositif dans lequel ladite canalisation a un volume donné, une étape de test dans laquelle le sous-refroidissement en sortie de l’échangeur de chaleur intérieur, destiné à être utilisé en mode chauffage, est mesuré pour définir une valeur de sous-refroidissement, laquelle est comparée à une valeur cible de sous-refroidissement de telle sorte à :
lorsque la valeur de sous-refroidissement mesurée est supérieure ou égale à la valeur cible de sous-refroidissement, confirmer le volume de ladite canalisation comme étant le volume minimal suffisant ; ou
lorsque la valeur de sous-refroidissement mesurée est inférieure à la valeur cible de sous-refroidissement, revenir à l’étape de montage en modifiant ledit dispositif en remplaçant ladite canalisation par une canalisation montrant un volume supérieur à celui de la canalisation utilisée lors de la précédente étape de montage et répéter l’étape de test.
L’augmentation de volume de la canalisation donne à cette dernière la fonction de réservoir. La canalisation montrant un volume supérieur à celui de la canalisation utilisée lors de la précédente étape de montage (c’est-à-dire de la précédente canalisation) montre un diamètre interne supérieur au diamètre interne de la précédente canalisation et/ou une longueur supérieure à la longueur de la précédente canalisation.
De préférence, la valeur cible de sous-refroidissement est d’au moins 4 K, plus préférablement égale ou supérieure à 5 K.
L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit donnée en référence à la planche de dessins annexée sur laquelle :
Dans la description qui suit, le terme « comprendre » est synonyme de « inclure » et n’est pas limitatif en ce qu’il autorise la présence d’autres éléments ou moyens dans le dispositif ou le véhicule auquel il se rapporte, ou d’autres étapes dans le procédé considéré. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut les termes « consister en ». De même, les termes « intérieur », « extérieur », « avant », « arrière » s’entendront par rapport à l’orientation générale du véhicule tel que pris selon son sens normal de marche. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
Les figures 1 et 2 ayant été décrites en partie introductive, on se reportera à présent à la illustrant un premier exemple de réalisation d’un dispositif de climatisation réversible 25 selon l’invention en mode chauffage.
Le dispositif de climatisation réversible 25 pour véhicule automobile selon l’invention est configuré pour fonctionner alternativement selon un mode refroidissement dans lequel il permet un refroidissement de l’habitacle ou selon un mode chauffage pour permettre un chauffage de l’habitacle. Les différents éléments du dispositif sont reliés par des canalisations de sorte à former un circuit fermé dans lequel circule un fluide réfrigérant. Le dispositif de climatisation réversible 25 comprend donc un sous-circuit de chauffage et un sous-circuit de refroidissement montrant des éléments communs. Ainsi le dispositif de climatisation réversible comprend un échangeur de chaleur extérieur 3 et un échangeur de chaleur intérieur 9 commun aux deux circuits. Lorsque le dispositif de climatisation réversible 25 est utilisé en mode refroidissement, le fluide réfrigérant va circuler dans le sous-circuit de refroidissement. L’échangeur de chaleur extérieur 3, disposé au niveau de la face avant du véhicule est utilisé comme condenseur et l’échangeur de chaleur intérieur 9 disposé dans l’habitacle du véhicule est utilisé comme évaporateur. Lorsque le dispositif de climatisation réversible 25 est utilisé en mode chauffage le fluide réfrigérant va circuler dans le sous-circuit de chauffage. L’échangeur de chaleur extérieur 3, disposé au niveau de la face avant du véhicule est utilisé comme évaporateur et l’échangeur de chaleur intérieur 9 disposé dans l’habitacle du véhicule est utilisé comme condensateur. Le passage d’un mode de fonctionnement à l’autre se fait notamment par inversion du sens de circulation du fluide réfrigérant dans le dispositif. Le fluide est en effet propulsé au moyen d’au moins un compresseur 13. De préférence, le dispositif 25 comprend un compresseur 13 unique associé à quatre vannes ON/OFF (11, 15, 17, 19) ou, plus précisément, associé à quatre canalisations chacune étant pourvue d’une vanne ON/OFF de sorte à définir un sous-circuit de refroidissement et un sous-circuit de chauffage. Deux vannes ON/OFF de sortie sont disposées en sortie du compresseur 13, à savoir une première vanne ON/OFF 15 de sortie qui relie la sortie du compresseur 13 à l’échangeur de chaleur extérieur 3 et une deuxième vanne ON/OFF 19 de sortie qui relie la sortie du compresseur 13 à l’échangeur de chaleur intérieur 9. Deux vannes ON/OFF additionnelles sont disposées en entrée du compresseur 13, à savoir une première vanne ON/OFF 11 d’entrée qui relie l’échangeur de chaleur intérieur 9 à l’entrée du compresseur 13 et une deuxième vanne ON/OFF 17 d’entrée qui relie l’échangeur de chaleur extérieur 3 à l’entrée du compresseur 13. En mode refroidissement, les premières vannes ON/OFF d’entrée 11 et de sortie 15 sont ouvertes de manière à permettre au compresseur de faire circuler le fluide réfrigérant en direction de l’échangeur de chaleur extérieur 3. Les deuxième vannes ON/OFF d’entrée 17 et de sortie 19 sont fermées. En mode chauffage, comme présenté à la , les deuxième vannes ON/OFF d’entrée 17 et de sortie 19 sont ouvertes de manière à permettre au compresseur de faire circuler le fluide réfrigérant en direction de l’échangeur de chaleur intérieur 9. En mode chauffage, les premières vannes ON/OFF d’entrée 11 et de sortie 15 sont fermées.
Le dispositif de climatisation réversible comprend en outre au moins un détendeur monté entre l’échangeur de chaleur extérieur 3 et l’échangeur de chaleur intérieur 9. Dans un premier mode de réalisation illustré en ; il comprend deux détendeurs (7, 23) montés en parallèle entre l’échangeur de chaleur extérieur 3 et l’échangeur de chaleur intérieur 9. Un premier détendeur 7 est agencé pour être utilisé lorsque le dispositif fonctionne en mode refroidissement et un deuxième détendeur 23 est agencé pour être utilisé lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage. Dans un deuxième mode de réalisation illustré en , il comprend un seul détendeur 31 pouvant être utilisé dans les deux sens de circulation du fluide réfrigérant. Quel que soit le mode de réalisation considéré, le dispositif de climatisation réversible 25 comprend en outre un réservoir unique 5 disposé entre le ou un des détendeurs (7, 31) et l’échangeur de chaleur extérieur 3.
En revenant à la , on notera que selon l’invention seul un des détendeur (7, 23) est associé à un réservoir 5, à savoir le premier détendeur 7 disposé dans le sous-circuit de refroidissement. Le deuxième détendeur 23 disposé dans le sous-circuit de chauffage n’est pas associé à un réservoir, en d’autres termes le sous-circuit de chauffage est exempt de réservoir. Le dispositif 25 comprend donc un réservoir unique 5 disposé entre le premier détendeur 7 et l’échangeur de chaleur extérieur 3. En effet, selon l’invention, la canalisation reliant le deuxième détendeur à l’échangeur de chaleur intérieur fait office de réservoir et montre à cet effet un volume suffisant pour assurer cette fonction. Par exemple, ce volume est supérieur ou égal au volume de la canalisation reliant le premier détendeur à l’échangeur de chaleur intérieur. Ainsi, chacun des premier et deuxième détendeurs (7, 23) étant relié à une canalisation reliant l’échangeur de chaleur intérieur 9 de sorte à définir une première canalisation et une deuxième canalisation 27, le volume de la deuxième canalisation 27 est supérieur ou égal au volume de la première canalisation. De manière optionnelle, comme illustré en , les première et deuxième canalisations se rejoignent. Dans un tel cas, le volume de la deuxième canalisation à considérer comprend le volume de la partie commune du circuit. De même, le volume de la première canalisation à considérer comprend le volume de la partie commune du circuit. En d’autres termes, le volume de la deuxième canalisation se détermine sur la longueur de canalisation comprise entre l’échangeur de chaleur intérieur 9 et le détendeur 23 destiné à être utilisé en mode chauffage. De même, le volume de la première canalisation se détermine sur la longueur de canalisation comprise entre l’échangeur de chaleur intérieur 9 et le détendeur 7 destiné à être utilisé en mode refroidissement.
De préférence, le volume de la deuxième canalisation 27 est supérieur au volume de la première canalisation. Il est entendu que les termes « volume de la canalisation » se rapportent au volume interne de la canalisation et ne tient pas compte de l’épaisseur des parois. La deuxième canalisation 27 a une fonction de stockage du fluide réfrigérant sous forme liquide et montre un volume minimal suffisant pour laisser dans l’échangeur de chaleur intérieur 9 le minimum de liquide sous refroidi. Cette configuration permet donc d’avoir une température homogène au niveau du fluide dans l’échangeur de chaleur intérieur 9 et donc par conséquent au niveau de l’air soufflé dans l’habitacle. En sortie du l’échangeur de chaleur intérieur 9, lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage, le fluide réfrigérant est sous forme liquide et est conduit directement jusqu’au deuxième détendeur 23 par la deuxième canalisation montrant un volume interne adapté, et passe au travers du deuxième détendeur 23 pour rejoindre l’échangeur de chaleur extérieur 3.
Ainsi, par exemple, le diamètre interne de la deuxième canalisation 27 est supérieur au diamètre interne de la première canalisation de manière à ce que le volume de la deuxième canalisation 27 soit supérieur au volume de la première canalisation. De manière complémentaire ou alternative, la longueur de la deuxième canalisation 27 est supérieure à la longueur de la première canalisation de manière à ce que le volume de la deuxième canalisation 27 soit supérieur au volume de la première canalisation.
Lorsque la première et la deuxième canalisation se rejoignent et que l’adaptation de volume de la deuxième canalisation se fait sur la portion de canalisation commune aux deux circuits, le volume de la deuxième canalisation 27 peut être égal au volume de la première canalisation ; dans certaines configurations il peut même être inférieur.
Le volume minimal que doit montrer la deuxième canalisation sera déterminé par l’homme du métier selon le procédé décrit ci-après.
Selon le mode de réalisation illustré en , dans lequel le dispositif de climatisation réversible 29 comprend un seul détendeur 31 pouvant être utilisé dans les deux sens de circulation du fluide réfrigérant, une seule canalisation va relier le détendeur 31 à l’échangeur de chaleur intérieur 9. Cette canalisation a également une fonction de réservoir comme la deuxième canalisation du mode de réalisation précédent. Son volume interne minimal sera donc déterminé par l’homme du métier en suivant le même procédé décrit ci-après.
Le détendeur 31 pouvant fonctionner dans les deux sens, un clapet anti-retour 33 est monté en parallèle du réservoir unique 5 de sorte à être disposé entre le détendeur 31 et l’échangeur de chaleur extérieur 3 et permettre de contourner le réservoir 5 lorsque le dispositif est utilisé pour permettre un chauffage de l’habitacle. Lorsqu’il fonctionne en mode refroidissement, le fluide réfrigérant circulant dans le circuit du dispositif est bloqué par le clapet anti-retour 33 et passe donc par le réservoir 5.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un dispositif de climatisation réversible tel que décrit ci-dessus. De préférence, le véhicule comprend en outre une interface homme-machine (non représentée) pouvant être utilisée par l’utilisateur du véhicule pour commander l’activation du dispositif de climatisation réversible selon l’un de ses modes de fonctionnement.
L’invention a également pour objet un procédé d’implantation d’un dispositif de climatisation réversible dans un véhicule automobile, le procédé comprend la fourniture d’un dispositif de climatisation réversible tel que décrit ci-dessus, c’est-à-dire un dispositif de climatisation réversible étant exempt de réservoir sur la ou les canalisations agencées entre le ou les détendeurs (7, 23, 31) et l’échangeur de chaleur intérieur 9, puisque la ou une des canalisations montre un volume interne suffisant pour faire fonction de réservoir lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage. Ainsi le procédé selon l’invention comprend la détermination d’un volume minimal devant être montré par la canalisation disposée entre le ou un des détendeurs et l’échangeur de chaleur extérieur, ledit détendeur étant utilisé lorsque dispositif fonctionne en mode chauffage.
Le procédé va être décrit en référence à la , et comprend une première étape de montage d’un dispositif de climatisation réversible selon l’invention formant un circuit dans lequel va circuler du fluide réfrigérant. Ce circuit peut être sous-divisé entre un sous-circuit de refroidissement et un sous-circuit de chauffage, les sous-circuits montrant des éléments communs tels que l’échangeur de chaleur extérieur 3 et l’échangeur de chaleur intérieur 9. Lors de ce montage, une canalisation reliant l’échangeur de chaleur intérieur 9 et le détendeur (23,31) destiné à être utilisé en mode chauffage est montée, ladite canalisation comprenant un volume interne E-D1.
Une étape de définition de la charge optimale en fluide réfrigérant nécessaire au fonctionnement du dispositif en mode refroidissement de l’habitacle est alors conduite (notée « définir charge réfrigérant » dans le logigramme de la ). Cette étape est conduite selon la pratique connue de l’homme du métier et le fluide réfrigérant est introduit dans le circuit. Par exemple, la détermination de cette charge optimale comprend une étape de test dans laquelle la mesure d’une valeur de sous-refroidissement en sortie de l’échangeur de chaleur extérieur lorsque le dispositif est utilisé en mode refroidissement et la comparaison à une valeur cible de sous-refroidissement de sorte à ce que la charge optimale soit atteinte lorsque la valeur de sous-refroidissement mesurée est supérieure ou égale à la valeur cible de sous-refroidissement. Par exemple, la valeur cible de sous-refroidissement est d’au moins 4 K, plus préférablement égale ou supérieure à 5 K. Une fois la charge réfrigérante déterminée, le dispositif de climatisation réversible est alors mis en mode chauffage.
Une étape de test est conduite (notée « mesure SR » dans le logigramme de la ) dans laquelle le sous-refroidissement en sortie de l’échangeur de chaleur intérieur, utilisé en mode chauffage, est mesuré pour définir une valeur de sous-refroidissement (SR), laquelle est comparée à une valeur cible de sous-refroidissement de telle sorte à :
lorsque la valeur de sous-refroidissement mesurée est supérieure ou égale à la valeur cible de sous-refroidissement, confirmer le volume de ladite canalisation comme étant le volume minimal suffisant ; ou
lorsque la valeur de sous-refroidissement mesurée est inférieure à la valeur cible de sous-refroidissement, revenir à l’étape de montage en modifiant ledit dispositif en remplaçant ladite canalisation par une canalisation montrant un volume supérieur à celui de la canalisation utilisée lors de la précédente étape de montage et répéter l’étape de test.
On aura compris que la définition initiale de la charge de la charge optimale en fluide réfrigérant nécessaire au fonctionnement du dispositif en mode refroidissement de l’habitacle permet d’assurer la prestation du dispositif en mode refroidissement. L’étape de détermination du volume de la canalisation permet d’assurer la prestation du dispositif en mode chauffage.
L’augmentation de volume de la canalisation donne à cette dernière la fonction de réservoir. La canalisation montrant un volume supérieur à celui de la canalisation utilisée lors de la précédente étape de montage (c’est-à-dire de la précédente canalisation) montre un diamètre interne supérieur au diamètre interne de la précédente canalisation et/ou une longueur supérieure à la longueur de la précédente canalisation.
De préférence, la valeur cible de sous-refroidissement est d’au moins 4 K (ou 4°C), plus préférablement égale ou supérieure à 5 K (ou 5°C).
Le sous-refroidissement est ici défini comme l’abaissement de la température du fluide réfrigérant introduit dans le circuit au-dessous de sa température de condensation. Par exemple, dans le dispositif de climatisation réversible selon l’invention, la pression maximale de condensation dans le dispositif fonctionnant en mode chauffage est comprise entre 12 à 15 bars absolus (dont le zéro correspond au vide parfait) ; et la pression minimale d’évaporation dans le dispositif fonctionnant en mode chauffage est d’environ 1 bar absolu.
La mesure de la valeur de sous refroidissement donne une indication sur le niveau du remplissage en fluide réfrigérant du dispositif. Elle représente la différence entre la température de condensation et la température mesurée à la sortie du condenseur. La valeur du sous-refroidissement recherchée est comprise entre 4 et 10 K (ou 4 et 10 °C), de préférence entre 5 et 8 K (ou 5 et 8°C) ou entre 5 et 7 K (ou 5 et 7°C). La température peut être lue par tout moyen, par exemple elle peut être lue par exemple au moyen d’un manomètre HP (relation : pression, température). Un trop grand sous-refroidissement indique qu'il y a trop de fluide dans le condenseur, à l'inverse un faible sous-refroidissement suggère un manque de fluide qui se traduit ici par un volume de canalisation trop faible.
Claims (10)
- Dispositif de climatisation réversible (25, 29) pour véhicule automobile comprenant un habitacle, le dispositif étant configuré pour fonctionner alternativement selon un mode refroidissement dans lequel il permet un refroidissement de l’habitacle ou selon un mode chauffage pour permettre un chauffage de l’habitacle, le dispositif (25) comprenant un échangeur de chaleur extérieur (3), un échangeur de chaleur intérieur (9), au moins un compresseur (13) et au moins un détendeur (7, 23, 31) monté entre l’échangeur de chaleur extérieur (3) et l’échangeur de chaleur intérieur (9) ; le dispositif (25) est caractérisé en ce qu’il comprend en outre un réservoir unique (5) disposé entre le ou un des détendeurs (7, 31) et l’échangeur de chaleur extérieur (3).
- Dispositif de climatisation réversible (25) selon la revendication 1 caractérisé en ce qu’il comprend deux détendeurs (7, 23) montés en parallèle entre l’échangeur de chaleur extérieur (3) et l’échangeur de chaleur intérieur (9) ; un premier détendeur (7) étant agencé pour être utilisé lorsque le dispositif fonctionne en mode refroidissement et un deuxième détendeur (23) étant agencé pour être utilisé lorsque le dispositif fonctionne en mode chauffage; et en ce que le dispositif (25) comprend en outre un réservoir unique (5) disposé entre le premier détendeur (7) et l’échangeur de chaleur extérieur (3).
- Dispositif de climatisation réversible (25) selon la revendication 2, caractérisé en ce que chacun des premier et deuxième détendeurs est relié à une canalisation reliant l’échangeur de chaleur intérieur de sorte à définir une première canalisation et une deuxième canalisation (27) et en ce que le volume de la deuxième canalisation (27) est supérieur ou égal au volume de la première canalisation.
- Dispositif de climatisation réversible (25) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le diamètre interne de la deuxième canalisation (27) est supérieur au diamètre interne de la première canalisation de manière à ce que le volume de la deuxième canalisation (27) soit supérieur au volume de la première canalisation.
- Dispositif de climatisation réversible (25) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la longueur de la deuxième canalisation (27) est supérieure à la longueur de la première canalisation de manière à ce que le volume de la deuxième canalisation (27) soit supérieur au volume de la première canalisation.
- Dispositif de climatisation réversible (29) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend un seul détendeur (31) et en ce qu’un clapet anti-retour est monté en parallèle du réservoir unique (5) de sorte à être disposé entre le détendeur (31) et l’échangeur de chaleur extérieur (3) et à permettre de contourner le réservoir unique (5) lorsque le dispositif est utilisé en mode chauffage.
- Dispositif de climatisation réversible (25, 29) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend un compresseur unique associé à quatre canalisations chacune étant pourvue d’une vanne de sorte à définir un sous-circuit de refroidissement et un sous-circuit de chauffage ; ou en ce qu’il comprend un compresseur unique associé à une vanne à quatre voies de sorte à définir un sous-circuit de refroidissement et un sous-circuit de chauffage.
- Véhicule automobile caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de climatisation réversible selon l’une des revendications 1 à 7.
- Procédé d’implantation d’un dispositif de climatisation réversible dans un véhicule automobile, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend la fourniture d’un dispositif de climatisation réversible selon l’une des revendications 1 à 7 et la détermination d’un volume minimal devant être montré par la canalisation disposée entre le ou un des détendeurs et l’échangeur de chaleur extérieur, ledit détendeur étant utilisé lorsque dispositif fonctionne en mode chauffage, et en ce que la détermination d’un volume minimal devant être montré par ladite canalisation comprend une étape de définition de la charge optimale en fluide réfrigérant nécessaire au fonctionnement du dispositif en mode refroidissement de l’habitacle, le montage du dispositif dans lequel ladite canalisation a un volume donné, une étape de test dans laquelle le sous-refroidissement en sortie de l’échangeur de chaleur intérieur, destiné à être utilisé en mode chauffage, est mesuré pour définir une valeur de sous-refroidissement, laquelle est comparée à une valeur cible de sous-refroidissement de telle sorte à ce que: lorsque la valeur de sous-refroidissement mesurée est supérieure ou égale à la valeur cible de sous-refroidissement, confirmer le volume de ladite canalisation comme étant le volume minimal suffisant ; ou lorsque la valeur de sous-refroidissement mesurée est inférieure à la valeur cible de sous-refroidissement, revenir à l’étape de montage en modifiant ledit dispositif en remplaçant ladite canalisation par une canalisation montrant un volume supérieur à celui de la canalisation utilisée lors de la précédente étape de montage et répéter l’étape de test.
- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la canalisation montrant un volume supérieur à la canalisation utilisé lors de la précédente étape de montage montre un diamètre interne supérieur au diamètre interne de la précédente canalisation et/ou une longueur supérieure à la longueur de la précédente canalisation.
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